Jaký je princip a technický stav odstraňování vanadu-z trubek z titanové slitiny Gr5?

Gr5 (Ti‑6Al‑4V) slitina titanuse může pochlubit vynikajícími komplexními vlastnostmi a slouží jako hlavní trubkový substrát pro sektory špičkových zařízení. Jako legující prvek může vanad optimalizovat vlastnosti materiálu. Přesto mají volné vanadové a vanadidové nečistoty tendenci se tvořit během tavení, což zhoršuje výkon trubek. Proto je vysoce účinná rafinace odstraněním vanadu zásadní pro zaručení kvality trubek.

 

 

Trubky ze slitiny titanu Gr5 se vyrábějí za použití surového chloridu titaničitého jako suroviny prostřednictvím chlorace, rafinace, redukce, kování a válcování. Vanadové nečistoty se vyskytují hlavně ve formách VOC13 a VCl4, pocházejících ze surového chloridu titaničitého.

 

Rozdíl bodu varu mezi nečistotami vanadu a TiCl4 je pouze kolem 10 stupňů, se separačním koeficientem 1,22. Konvenční rektifikací lze jen stěží dosáhnout jejich oddělení, proto jsou v průmyslu široce používány chemické modifikační metody pro odstranění vanadu.

 

1. Princip procesu

Redukční činidla, komplexotvorná činidla nebo srážedla se přidávají za účelem přeměny vysokomocného vanadu na špatně rozpustné vysokovroucí sraženiny vanadu. TiCl4 se pak čistí separací pevná látka-kapalina, aby se kontrolovaly nečistoty u zdroje.

 

2. Cíl procesu

Cílem není odstranit vanad úplně, ale zachovat chemicky vázaný vanad potřebný pro slitinu a stabilizovat celkový obsah vanadu v rozmezí 3,5 % až 4,5 %. Škodlivý volný vanad a vanadidy musí být odstraněny, aby se zabránilo praskání trubek a také zhoršení pevnosti a odolnosti proti korozi způsobené segregací nečistot.

 

 

1. Odstranění vanadu z měděného drátu

Tradiční proces jemného zpracování použitelný pro malosériové špičkové titanové trubky Gr5. Při 80–120 stupních měděné dráty redukují VOCl₃ a VCl₄ za vzniku sraženin vanadu a nečistoty jsou odstraněny separací pevné látky a kapaliny.

Výhody: Dobrá selektivita, vysoká přesnost odstraňování vanadu; produkty splňují letecké normy; jednoduché a stabilní zařízení.

Nevýhody: Vysoké náklady na spotřební materiál, nízká výrobní kapacita; vedlejší produkty nebezpečného odpadu; vhodné pouze pro malosériovou vojenskou a leteckou výrobu.

 

2. Odstranění vanadu z minerálního oleje

Mainstreamový průmyslový proces vhodný pro kontinuální výrobu ve velkém měřítku. Lehký minerální olej se přidává při 90-110 stupních, aby se redukoval vysokomocný vanad a současně se odstranily četné kovové nečistoty, následuje čištění rektifikací a filtrací.

Výhody: Nízkonákladové suroviny, schopnost nepřetržité výroby, velká kapacita a nízké komplexní náklady.

Nevýhody: Přísné požadavky na kontrolu parametrů; rizika zbytků oleje, usazování vodního kamene a ucpání potrubí; široce používané velkými a středně velkými domácími výrobci titanu.

 

3. Odstranění sirovodíku vanadu

Proces redukce v plynné fázi aplikovaný na titanové suroviny a trubky střední až nízké kvality. H₂S se zavádí při 80–100 stupních, aby se vysrážel vanad a částečné kovové nečistoty.

Výhody: Jednoduchá obsluha, rychlá reakce, nízké investice do vybavení.

Nevýhody: Vysoce toxický a korozivní H₂S, vysoké náklady na ochranu životního prostředí; ztráta titanových surovin, průměrný výkon hotového výrobku; ve špičkových oborech se postupně vyřazuje.

 

4. Odstranění vanadu mastných kyselin

Nový proces redukce zelené komplexace. Nenasycené mastné kyseliny poskytují vyšší aktivitu při odstraňování vanadu. Vysokomocný vanad se přeměňuje na špatně rozpustné sraženiny komplexu vanadu.

Výhody: Nízké znečištění, žádné vysoce toxické produkty, recyklovatelné suroviny, příznivý výkon při odstraňování vanadu.

Nevýhody: Nevyzrálá technologie, drahá činidla, citlivé reakční podmínky, sklon ke spékání; stále ve fázi průmyslových zkoušek.

 

 

1. Průmyslová technická krajina

Pro domácí výrobu titanových trubek Gr5 existuje souběžně několik procesů odstraňování vanadu. Velcí výrobci používají pro hromadnou výrobu metodu minerálních olejů; metoda měděného drátu se používá u špičkových vojensky orientovaných produktů k dosažení vysoké čistoty; malé a střední soukromé podniky používají sirovodíkovou metodu s obecně průměrnými výsledky. Industrializace procesu založeného na zelených mastných kyselinách je stále předmětem výzkumu. Zámořské špičkové procesy se vyznačují inteligentním řízením a vynikající přesností odstraňování vanadu. Neustálá optimalizace domácích procesů na bázi minerálních olejů zmenšuje technickou mezeru.

 

2. Stávající technická úzká místa

Neexistuje žádný dokonalý proces a každá technická cesta má své nevýhody. Současné technologie mohou pouze odstranit prvky vanadu, spíše než regulovat speciaci vanadu, což vede k nestabilnímu výkonu trubek. Špatné získávání vedlejších produktů, jako je vanadová struska, přináší velký tlak na ochranu životního prostředí. Malé a střední podniky většinou spoléhají na ruční úpravu parametrů, což má za následek výrazné kolísání produktů mezi jednotlivými šaržemi.

 

3. Trendy technického vývoje

Vyřadit vysoce znečišťující sirovodíkový proces a vyvinout zelená redukční činidla reprezentovaná mastnými kyselinami; zavést on-line detekční a automatické systémy řízení s uzavřenou smyčkou; podporovat obnovu zdrojů vedlejších produktů; vyvíjet kompozitní procesy pro vyvážení kapacity hromadné výroby a vysoké čistoty kvality, aby bylo možné realizovat velkosériovou výrobu špičkových titanových trubek.

 

 

 

Jako přímý výrobce bez nákladů na prostředníka se Ruihang specializuje na výzkum a vývoj, výrobu a prodej. Vyrábíme především titanové výrobky, jako jsou titanové desky, plechy, tyče, dráty, trubky, výkovky. K dispozici je celá řada titanových produktů, včetně třídy 1-4, třídy 5, třídy 7, třídy 9, třídy 12, třídy 23 atd. Náš prodejní tým je připraven vám poskytnout přizpůsobenou podporu. Máte-li po ruce potřeby nákupu, neváhejte nás kontaktovat:Sam.Rui@bjrh-titanium.com